X射線衍射是如何幫助科學家了解DNA的結構的?

甘善傑


對科學家而言,X 光有著重要的性質,由於 X 光的波長與分子或者晶體中的基本單元的大小相差不多,1912 年,勞厄(M. Von Laue)就指出,晶體可以作為 X 射線的「衍射光柵」,X 光將特別適合用於測定晶體的結構。1913 年,英國的布拉格父子(W.H. Bragg,W.L. Bragg)就真的用 X 光測定了常見的 NaCl 離子晶體的結構。勞厄和布拉格父子分別在 1914 和 1915 年獲得諾貝爾物理學獎。

二戰後,科學家們開始用 X 射線研究生命有關的問題。英國的威爾金斯從 1950 年開始開始研究 DNA 的晶體結構,在一年之後遇見了沃森,沃森受到了他所拍攝的衍射圖像的啟發。這時,另一位偉大的科學家登場了,羅莎琳·富蘭克林(Rosalind Elsie Franklin)拍攝了更為清晰的衍射圖片,並且分辨出了 DNA 的兩種構型。後來,羅莎琳得到的晶體衍射圖樣被人那給了沃森,讓沃森等人瞭解了 DNA 的螺距,一個月之後,沃森和克里克就提出了 DNA 的雙螺旋模型。因此,1953 年 4 月 25 日的《自然》(Nature)事實上同時發表了三篇關於 DNA 的論文,第一篇是沃森和克里克的,第二篇是威爾金斯的,第三篇是羅莎琳的。第一篇論文提到受到後兩篇論問的啟發,後兩篇論文表示自己的數據與第一篇模型相符。


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